JPH1038864A - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロール材や軸材の表面傷を検査する超音波探
傷装置の小型・軽量化、及び長期間安定な探傷性能を得
るための超音波探傷装置を提供する。 【解決手段】 表面波を直交する２方向にそれぞれ送受
信できる複合探触子と、複合探触子の下面四周部に壁と
流水溝を設けたシューを有し、さらに試験体の軸長方向
における終端面を検出するための第２のゲート部と終端
面検出部とを備えた超音波探傷装置を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はロールや軸材等の
円柱形状材の表面に存在する傷を、表面波を用いて検出
する超音波探傷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は特開平５−２８１２１３号公報に
示された従来の超音波探傷装置の探触子周辺部の構造
図、図１０は図９の下面図である。図において１は探触
子収納容器、２は超音波を送受信する振動子、３は合成
樹脂から成るくさび、４は吸音材、５は振動子２とくさ
び３と吸音材４を収納した探触子、６は接触媒質の給水
孔、７は探触子５の前方に配置された可動板、８は探触
子５の後方に配置されたスイーパー、９はガイド棒、１
０はバネ、１１ａ〜１１ｄはベアリング、１２はロール
材等の円柱形状の試験体、１３は接触媒質、１４は試験
体１２の回転方向を示す矢印、１５は試験体１２の終端
を検知する近接スイッチである。

【０００３】従来の超音波探傷装置は上記のように構成
されており、試験体１２の回転方向１４と同一方向に表
面波を送信するものである。表面波はその性質上、表面
波が伝搬する試験体１２表面上に付着物があると著しく
減衰したり、不要な反射波が発生し、欠陥検出感度のば
らつきを引き起こしたり、疑似反射波を受信することに
なる。従って、探触子５の前方に接触媒質１３が洩れ出
ないようにするために可動板７を設け、さらに探触子５
の後方には可動式のスイーパー８を設けて、試験体１２
の表面に付着した接触媒質１３が試験体１２の回転とと
もに探触子５の下面に回り込むのを防止している。上記
可動板７とスイーパー８は直径が異なる試験体１２でも
試験体１２表面に確実に接触できるように、ガイド棒９
とバネ１０を介して探触子収納容器１に取り付けられて
いる。また、探触子５と試験体１２表面との相対的な位
置関係は、探触子５の両側面部に設けられた４個のベア
リング１１ａ〜１１ｄで一定に保たれている。

【０００４】また、従来の超音波探傷装置では探触子収
納容器１に収納されている探触子５は１個の振動子２し
か備えていないため、探傷方向が試験体１２の円周方向
と軸長方向の２方向の場合には探触子収納容器１を試験
体１２の円周方向に２個連結させて、一方の探触子収納
容器１内の探触子５の方向を９０゜変えて収納させるこ
とにより２方向の探傷を可能としている。

【０００５】また、従来の超音波探傷装置では探触子収
納容器１の一面に設けられた近接スイッチ１５で試験体
１２の終端を検知することにより探傷の終了を自動的に
行えるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波探傷装置
では探触子５の振動子２が１個しか内蔵されていないた
め、２方向の探傷が必要な場合には探触子収納容器１を
２個連結させることになり、装置の重量と寸法が増加す
る課題がある。また、探触子５下面の接触媒質１３を保
持する部分において、試験体１２の軸長方向に接触媒質
１３が洩れ出るのを遮蔽する部材がないために接触媒質
１３の供給量が増加したり、試験体１２の終端を近接ス
イッチ１５で検出するために試験体１２の端部に存在す
る未加工の面の荒い部分の寸法が異なる場合に、探触子
収納容器１が試験体１２の端部に存在する面の荒い部分
に乗り上げて可動板７やスイーパー８の摩耗や損傷を誘
発する課題があった。

【０００７】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、探触子収納部の小型化、接触媒質
の少量化、探傷終了位置に自由度を持たせ小型で安価な
装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明における超音波
探傷装置においては１個の探触子の中に２方向に表面波
を送受信できるように振動子を２個備えた複合探触子
と、試験体の円周方向の余分な接触媒質をかき取るため
の探触子ヘッドと分離したスクレーパーを備えたもので
ある。

【０００９】また、この発明は試験体の円周方向に表面
波を送受信する探触子の方向は試験体の回転方向と逆方
向に表面波を送信する配置とし、上記振動子配置におい
て探触子の円周方向に表面波を送受信する振動子の後方
に給水孔を設け、さらに、探触子の下面部に供給する接
触媒質を少量化するために、探触子の四周部に試験体と
接触する壁をシューにより設け、探触子の軸方向に表面
波を送受信する振動子の後方で、かつ、上記給水孔から
遠い位置に接触媒質の流水溝を備えたものである。

【００１０】この発明は、試験体の軸長方向に表面波を
送受信する振動子に接続される超音波探傷器に、第２の
ゲートと試験体の終端面検出部を備えたものである。

【００１１】また、この発明は、試験体の軸長方向の表
面波伝搬経路上に付着する接触媒質を吹き飛ばす、ある
いは吸水する手段を設けたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す超
音波探傷装置の全体を示すブロック図、図２はこの発明
の実施の形態１に示す超音波探傷装置に使用される複合
探触子の斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に示す
超音波探傷装置の探触子ヘッドとスクレーパーの機構を
示す図である。図において１５は試験体１２の有無を検
知する第１の近接スイッチ、１６は試験体１２表面を加
工する研削台車、１７はこの発明による複合探触子、１
８は研削台車１６上に固定される機構装置、１９は試験
体１２の１回転を検出する第２の近接スイッチ、２０は
操作制御部、２１は試験体１２の円周方向に表面波を送
受信する振動子を駆動させる第１の超音波探傷器、２２
は試験体１２の軸長方向に表面波を送受信する振動子を
駆動させる第２の超音波探傷器、２３は円周方向に表面
波を送受信する振動子、２４は軸長方向に表面波を送受
信する振動子、２５は円周方向に伝搬する表面波、２６
は軸長方向に伝搬する表面波、２７は複合探触子１７を
収納した探触子ヘッド、２８はエアパージノズル、２９
は探触子ヘッド２７の周囲に設けられたジンバルフレー
ム、３０は機構装置１８と探触子ヘッド２７を結合させ
るフレーム、３１はスクレーパー、３２はスクレーパー
３１を固定する固定金具、３３はフレーム３０に対して
探触子ヘッド２７が自在に角度が触れるようにするため
のジンバルピン、３４は固定金具３２を可動させるため
の回転軸、３５は試験体１２の外径寸法が変化してもス
クレーパー３１が確実に試験体１２表面に接触させるた
めのバネである。

【００１３】上記のように構成された超音波探傷装置に
いおては、試験体１２の表面を研削する砥石が取り付け
られた研削台車１６上に機械装置１８と、試験体１２の
円周方向に表面波を送受信する振動子２３を駆動させる
第１の超音波探傷器２１と、試験体１２の軸長方向に表
面波を送受信する振動子２４を駆動させる第２の超音波
探傷器２２と、超音波探傷装置の操作を行うための操作
制御部２０が取り付けられているので、オペレーターは
研削台車１６上に乗ったまま操作制御部２０で機構装置
１８の操作を行う。探傷の開始指令を操作制御部２０か
ら出力すると、機構装置１８が探触子ヘッド２７を試験
体１２表面に接材させ、第１の近接スイッチ１５がＯＮ
となり、その後に操作制御部２０から研削台車１６に移
動開始信号が出力されて探傷が開始される。上記探傷動
作中は探触子ヘッド２７に収納された複合探触子１７は
試験体１２の円周方向に表面波２５を送受信するととも
に、試験体１２の軸長方向にも表面波２６を送受信す
る。また、探触子ヘッド２７はジンバルフレーム２９と
ジンバルピン３３を介してフレーム３０に取り付けられ
ているため、試験体１２の直径変化や試験体１２と研削
台車１６との多少の距離変動に対しても複合探触子１７
の姿勢を一定条件に保てるようになっている。また、フ
レーム３０には固定金具３２が回転軸３４を介して取り
付けられ、固定金具３２の先端にはゴム製のスクレーパ
ー３１と固定金具３２の後端にはバネ３５を取り付け
て、スクレーパー３１が必ず試験体１２表面に押しつけ
られるようにすることで試験体１２表面の付着する接触
媒質１３をかき取っている。さらに、上記スクレーパー
３１でかき取られた接触媒質１３が試験体１２の軸長方
向の表面波２６伝搬経路上に回り込むのをエアーパージ
ノズル２８により吹き飛ばしている。

【００１４】なお上記実施の形態１ではエアーパージノ
ズルにより試験体の軸長方向の表面波伝搬経路上の接触
媒体を吹き飛ばすようにしているがこれを、吸水手段に
より接触媒体を吸い込むようにしても良い。

【００１５】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２を示す探触子ヘッドの断面図、図５は探触子ヘッド
の下面図、図６はシューの斜視図である。図において３
７は複合探触子１７を固定するためのホルダー、３８は
シュー、３９は接触媒質１３を複合探触子１７の下面に
供給する吸水孔、４０は複合探触子１７四周面を囲むシ
ュー３８の試験体１２と接触した壁、４１は接触媒質１
３の流水溝である。

【００１６】上記のように構成された超音波探傷装置用
の探触子ヘッド２７においては複合探触子１７の円周方
向に表面波２５を送受信する振動子２３の後方に設けれ
た接触媒質供給孔３９から接触媒質１３である水が供給
され、試験体１２の回転方向１４とは逆方向から接触媒
質１３を押し上げて試験体１２表面とシュー３８の四周
壁４０で囲まれたスペース全域に接触媒質１３がためら
れ、オーバーフローする接触媒質１３は試験体１２の軸
長方向に表面波２６を送受信する振動子２４の後方で、
かつ上記給水孔３９から遠い位置のシュー３８の四周壁
４０の一部に設けられた流水溝４１から流れ出る。

【００１７】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３を示す超音波探傷装置のブロック図、図８は複合探
触子が試験体の終端に到達した時に得られる探傷図形で
ある。図において２２はこの発明による第２の超音波探
傷器、４２は送信部、４３は受信部、４４は欠陥を検出
するための第１のゲート部、４５は試験体１２の終端面
を検出するための第２のゲート部、４６は第２の近接ス
イッチの信号と第２のゲート部４５との信号により試験
体１２の終端面を検出する終端面検出部、４７は試験体
１２の終端面、４８は試験体１２の１回転毎に発生する
クロック信号、４９は送信パルス、５０は第１のゲート
部４４で作られた第１ゲート、５１は第２のゲート部４
５で作られた第２ゲート、５２は試験体１２の終端面４
７で反射した終端面エコー、５３は探傷の終了信号であ
る。

【００１８】上記のように構成された超音波探傷装置で
は、複合探触子１７内部の試験体１２の軸長方向に表面
波２６を送受信する振動子２４に接続される第２の超音
波探傷器２２は欠陥検出専用の第１のゲート部４４の他
に上記第１ゲート５０の遠方に設定する試験体１２の終
端面４７を検出する第２のゲート部４５を備えており、
試験体１２の１回転信号を得るための第２の近接スイッ
チ１９の１回転クロック信号４８を操作制御部２０から
終端面検出部に入力させる。上記条件の時に複合探触子
１７が試験体１２の終端面４７に近づいてくると送信部
４２の送信パルス４９信号を受けて振動子２４から送信
された表面波２６は試験体１２の終端面４７に到達して
大振幅なレベルで再び振動子２４に戻り、受信部４３に
終端面エコー５２として受信され、第２の近接スイッチ
１９が１回転毎に出力するクロック信号４８の区間にわ
たって連続して第２のゲート部４５で作られた第２ゲー
ト５１中にエコーが発生している場合に終端面エコー５
２として認識し、探傷の終了信号５３を出力する。

【００１９】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を有する。

【００２０】探触子が試験体の円周方向と軸長方向の両
方に表面波を送受信できるように２個の振動子を直交さ
せて配置した複合探触子であるため、探触子ヘッドが小
型化でき、その波及効果により探傷機構部全体が小型・
軽量化できる。また、スクレーパーが回転可能な回転軸
を介した固定金具に取り付けられて、バネにより試験体
表面に押しつけられているため、試験体の円周方向に送
受信される表面波の伝搬経路上に付着する接触媒質を十
分にかき取ることができ、円周方向に表面波を伝搬させ
る振動子における欠陥検出能を向上させることができ、
さらに接触媒質のエアーパージあるいは吸い込み手段が
設けられているため、試験体の軸長方向の表面波伝搬経
路上に付着する接触媒質を吹き飛ばす、あるいは吸い込
むことができるため、軸長方向に表面波を伝搬させる振
動子における欠陥検出能を向上させることができる。

【００２１】探触子ヘッドにおいて試験体の回転方向と
は逆方向に表面波を送信する振動子の後方に給水孔が設
けられ、シューの試験体に接した四周壁で接触媒質の漏
洩を防止できるようになっており、さらに試験体の軸長
方向に表面波を送受信する振動子の後方で給水孔から遠
い位置にオーバーフローする接触媒質を流すための流水
溝が設けられているため、試験体の回転により接触媒質
が試験体の回転方向に流されて複合探触子下面全体に均
一に接触媒質がいきわたらない現象を無くすことができ
るため、感度変動の少ない安定した探傷性能を得ること
ができる。

【００２２】第２の超音波探傷器に第２のゲート部と試
験体の終端面を検出する終端面検出部を備えているた
め、試験体の端部に見られる未加工部へ探触子ヘッドが
乗り上げる前に、探傷の終了信号を出力でき、その結
果、シューやスクレーパーの摩耗や損傷を防止できる。
また、第２ゲートの位置は容易に可変できるため、試験
体の端部の未加工代に応じて探傷の終了位置を自在に調
整できるメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の超音波探傷装置を
示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１の複合探触子を示す
斜視図である。

【図３】 この発明の実施の形態１の探触子ヘッドとス
クレーパーを示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態２の探触子ヘッドを示
す断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態２の探触子ヘッドの下
面図である。

【図６】 この発明の実施の形態２のシューの斜視図で
ある。

【図７】 この発明の実施の形態３の超音波探傷装置の
ブロック図である。

【図８】 この発明の実施の形態３の探傷図形である。

【図９】 従来の超音波探傷装置の探触子周辺部の構造
側面図である。

【図１０】 従来の超音波探傷装置の探触子周辺部の構
造下面図である。

【符号の説明】

１５ 第１の近接スイッチ、１７ 複合探触子、１８
機構装置、１９ 第２の近接スイッチ、２０ 操作制御
部、２１ 第１の超音波探傷器、２２ 第２の超音波探
傷器、２３ 円周方向に表面波を送受信する振動子、２
４ 軸長方向に表面波を送受信する振動子、２７ 探触
子ヘッド、２８ エアーパージノズル、２９ ジンバル
フレーム、３０ フレーム、３１ スクレーパー、３２
固定金具、３３ ジンバルピン、３４ 回転軸、３５
バネ、３７ ホルダー、３８シュー、３９ 給水孔、
４０ 四周壁、４１ 流水溝、４２ 送信部、４３ 受
信部、４４ 第１のゲート部、４５ 第２のゲート部、
４６ 終端面検出部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱形状の試験体の表面傷を検出する超
   音波探傷装置において、試験体の円周方向に表面波を送
   受信する第１の振動子と、試験体の軸長方向に表面波を
   送受信する第２の振動子とをケース内にくさびとともに
   備えた複合探触子と、上記複合探触子を固定しかつ上記
   複合探触子と試験体間の隙間に接触媒質を供給する給水
   孔を備えたホルダーから成る探触子ヘッドと、上記ホル
   ダーを機構装置に取り付けるためにホルダーの周囲に設
   けられたジンバルフレームと、上記ジンバルフレームと
   機構装置を連結させるフレームと、上記フレームに設け
   られた軸を中心に回転可能なスクレーパー固定金具と、
   上記固定金具の一端に取り付けられたスクレーパーと、
   上記固定金具のスクレーパーが取り付かない他端部に設
   けられたバネと、上記ホルダーに取り付けられて試験体
   の有無を検知する第１の検知スイッチと、上記試験体の
   １回転を検知するための第２の検知スイッチと、上記試
   験体の円周方向に表面波を送受信する振動子に接続され
   る第１の超音波探傷器と、上記試験体の軸長方向に表面
   波を送受信する振動子に接続される第２の超音波探傷器
   とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
2. 【請求項２】 探触子ヘッドにおいて、試験体の円周方
   向に表面波を送受信する振動子の後方に接触媒質を供給
   する給水孔を備えたホルダーと、複合探触子と試験体表
   面との隙間に接触媒質を保持させるための試験体表面に
   接触する壁を上記複合探触子の四周に有し、上記四周壁
   のうちの軸長方向に表面波を送受信する振動子の後方に
   ある壁に、上記給水孔から遠い位置に接触媒質の流水溝
   を設けたシューを備えたことを特徴とする請求項１記載
   の超音波探傷装置。
3. 【請求項３】 第２の超音波探傷器において、欠陥検出
   用の第１のゲートと、試験体の終端面検出用の第２のゲ
   ートと、第２のゲート内に受信された信号の継続受信時
   間と試験体の１回転信号の比較により試験体の終端面を
   認識する試験体端面検出部とを備えたことを特徴とする
   請求項１記載の超音波探傷装置。
4. 【請求項４】 上記フレーム側に設けられ、試験体の軸
   長方向の表面波伝搬経路上に付着する接触媒質を吹き飛
   ばす手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の超音
   波探傷装置。
5. 【請求項５】 上記フレーム側に設けられ、試験体の軸
   長方向の表面波伝搬経路上に付着する接触媒質を吸い込
   む手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の超音波
   探傷装置。